我在这里，我在那里

大约50年前，一位对量子力学的标准观点不满的物理学学生提出了自己全新的观点。

1957年，一位来自普林斯顿大学的年轻物理学家发表了他的第一篇论文，这在当时被忽略了，然后他就从学术界消失了。直到1982年去世(51岁)，他一直是美国国防工业的工程师和分析师。然而，一些物理学家认为休·埃弗雷特对科学的深远贡献远远超出了他论文的范围。他们说他的第一篇论文为解决量子力学中最古老的谜团之一提供了一种新的方法。量子理论已经取得了许多伟大的成就，但是物理学家们总是对它的逻辑自洽性表示不满。以薛定谔的波动方程为例，量子理论认为像电子这样的微观粒子会有奇怪的“叠加态”，这将使它们同时处于两个位置。薛定谔方程有助于我们解释原子的行为，但是对于像椅子这样由微观粒子组成的宏观物体，为什么我们从来没有见过椅子同时出现在两个不同的地方？玻尔和海森堡在20世纪20年代末著名的哥本哈根解释中提出，我们在宏观物体中看不到叠加态的原因是当我们试图测量它们时，它们塌缩了。与此形成鲜明对比的是，埃弗雷特提出了另一个观点——叠加态确实影响了我们的世界，我们只是没有注意到它。正如他所指出的，量子理论中的数学表明，当我们遇到一个具有叠加态的粒子，并说它在这里和那里，叠加态也会作用于我们自己，把我们分成在这里看到粒子的人和在那里看到粒子的人。事实上，从后代的角度来看，是埃弗雷特提出了一个宇宙可以被分成“多个世界”，在量子物理中并行共存。这个想法被拒绝，因为它太奇怪了，许多其他的理论也在那个时候被提出。对于这个实验，我们无能为力。批评家认为实验不能区分“多重世界”理论和其他理论。美国哥伦比亚大学的物理学家和哲学家大卫·艾伯特说:“如果实验继续证明量子理论，那么我们将处于极其困难的境地，必须在不同的理论中做出决定。”。然而，支持者认为，该实验将有助于澄清各种理论，不断寻找否定哥本哈根解释所需的“崩溃”证据。2007年底，一些物理学家、哲学家和数学家在加拿大和英国会面，讨论埃弗雷特理论在过去50年的现状和未来。“这个理论，”牛津大学科学哲学家和英语会议组织者西蒙·桑德斯说，“有一些支持和反对它的关键论点，结论可能很快就会得出。即使这个结论不是针对理论本身，它至少可以准确地告诉我们它的优点和缺点。”自从量子力学在20世纪初成为解释原子和核物理不可或缺的手段以来，物理学家一直被量子力学本身的解释和为什么我们不处于叠加态的问题所迷惑。玻尔和其他早期对量子力学的解释直接将我们的世界分为经典和量子两部分，并假设量子理论只对后者起作用。根据他们的理论，电子和其他微观粒子将根据量子波力学运动，直到它们与宏观物体(如测量仪器)相互作用，它们的叠加态不会塌缩成一个。玻尔指出，量子相互作用固有的不可预测性可以用来解释实际测量中的不可预测性。[图片说明:休·埃弗雷特(右)在他1957年的论文中质疑了玻尔对量子力学的解释。20世纪30年代，匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼用他的“坍塌假说”从数学上解释了哥本哈根的解释，这成为了量子力学的标准规则。使用这一假设，您可以在测量时准确计算不同结果的概率。但是量子理论仍然没有告诉我们崩溃发生的确切原因和时间。尽管取得了这些成功，量子理论似乎还不完整。“当它们出现在教科书中时，”美国拉斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家沃伊切赫·祖雷克说，“量子理论的公理是矛盾的。”对许多物理学家来说，量子和宏观的统一，爱因斯坦和玻尔在经典和量子世界中最突出的区别，导致物理学家对客观世界进行武断和不可接受的划分。量子理论也应该用在经典的测量仪器中，毕竟它们也是由微观粒子组成的。从那时到现在，恢复这样的完整性已经成为量子物理学家的主要目标。自20世纪50年代以来，以美国物理学家大卫·博姆为代表的理论家们一直试图发展一套自洽的量子理论。波姆提出了所谓的“隐藏变量”解释，即微观粒子总是有独特的位置和速度。博姆的理论并不需要崩溃，但其不寻常的数学结构和显然无法在实验中测量这些隐藏变量的性质，使得它只对少数物理学家有吸引力。在过去的20年里，科学家们也提出了许多解释。这些解释与玻尔的一致，但更具体。他们提议修改薛定谔方程，这样当遇到宏观物体时，不同的叠加态可以自然地塌缩成一个，从而为我们在现实世界中看不到叠加态的原因提供了更准确的解释。通过将自洽数学方法引入薛定谔方程，这些理论不再需要崩溃假设。埃弗雷特提供了另一种方式。他相信不会发生坍缩，宇宙中的一切都会以薛定谔方程给出的波动力学方式运动。他指出，我们看到的类似坍缩现象只是因为我们是量子世界的一部分，因此处于不同的叠加态。埃弗雷特认为，量子理论为现实世界提供了自己的解释，即宇宙被分成多个平行的世界。“根据这个想法，”牛津大学的大卫·多伊奇说，“我们的宇宙只是更大的多元宇宙的一小部分。我们宇宙中的一切——包括你、我、每个原子和每个星系——在其他宇宙中都有对应的东西。”